बायोटेक
येल ने मल्टी-जन CRISPR संपादन के लिए Cas12a-आधारित ब्रेकथ्रू का अनावरण किया
CRISPR की संभावनाओं का विस्तार
Since its discovery, CRISPR (“Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”), which won the 2020 रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार, has revolutionized medicine and biotechnology.
स्रोत: Nobel Prize
यह इसलिए है क्योंकि CRISPR जीन संपादन की पहली विधि है जो बहुत सटीक रूप से एक विशिष्ट जीन अनुक्रम को लक्षित करने की अनुमति देती है, जिससे जीन त्रुटियों को in vitro या in vivo बिना अनचाहे उत्परिवर्तनों के जोखिम के सुधारा जा सकता है।
यह महत्वपूर्ण है क्योंकि अनियंत्रित जीन सम्मिलन को प्रमुख समस्याओं से जोड़ा गया है, विशेष रूप से कैंसर जोखिम, जिससे उनका चिकित्सीय उपयोग कठिन और विवादास्पद बन जाता है।
CRISPR को कई तरीकों से उपयोग किया जा सकता है: मौजूदा जीन को बाधित करना, एक विशिष्ट अनुक्रम को हटाना, या सही जीन अनुक्रम को संपादित/सम्मिलित करना।
स्रोत: CRISPR Therapeutics
यह एक चिकित्सा ब्रेकथ्रू बन गया जब FDA अनुमोदन के लिए पहली CRISPR-आधारित थेरेपी 2023 में, जिसे CRISPR Therapeutics ने आनुवंशिक रक्त रोगों के लिए विकसित किया (CRISPR Therapeutics के बारे में समर्पित रिपोर्ट के लिए लिंक देखें)।
हालांकि, CRISPR थेरेपी और जीन अभियांत्रिकी केवल एक समय में एक जीन को संशोधित कर सकती हैं और उनका डिजाइन करना कठिन हो सकता है।
इसलिए, यह CRISPR प्रौद्योगिकी के लिए एक नया युग खोल सकता है, येल विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के काम के धन्यवाद, जिन्होंने एक नई CRISPR विधि विकसित की जो एक साथ कई जीन को संशोधित कर सकती है।
यह एक ब्रेकथ्रू अध्ययन था जिसमें एक विशाल शोध टीम शामिल थी: अध्ययन के लेखक के रूप में कम से कम 37 व्यक्तियों का उल्लेख है1, जो नेचर बायोमेडिकल इंजीनियरिंग में “Cas12a-knock-in माउस फॉर मल्टीप्लेक्स्ड जीनोम एडिटिंग, डिसीज मॉडलिंग, एंड इम्यून-सेल इंजीनियरिंग” शीर्षक के तहत प्रकाशित हुआ।
यह नई रोग और उपचार मॉडल बनाने में मदद कर सकता है, जैसे कि यकृत में आनुवंशिक रोग, फेफड़े का कैंसर, और त्वचा कैंसर, और क्षेत्र में आगे के शोध को तेज़ कर सकता है।
कई CRISPR सिस्टम
जब CRISPR पर चर्चा की जाती है, चाहे उसकी प्रारंभिक नोबेल पुरस्कार विजेता खोज हो या पहले से ही FDA-स्वीकृत थेरेपी, वास्तव में CRISPR-Cas9 की ही चर्चा होती है।
सिस्टम का “Cas” भाग वह प्रोटीन है जो DNA स्ट्रैंड को काटने और स्वयं जीन संपादन करने के लिए जिम्मेदार है, जो एक RNA स्ट्रैंड द्वारा निर्देशित होता है। कई अन्य Cas प्रोटीनों का अध्ययन किया जा रहा है, और संभवतः और भी कई खोजे जाएंगे।
स्रोत: YourGenome
भविष्य में यह सामान्य हो सकता है कि शोधकर्ता केवल कस्टम Cas सिस्टम डिज़ाइन करें, विशेष रूप से “OpenCRISPR-1” के साथ, जो एक ओपन-सोर्स AI है जो विशिष्ट स्थितियों के लिए कस्टम CRISPR सिस्टम डिज़ाइन करता है। एक कंप्यूटर सिमुलेशन जिसका नाम CREME (Cis-Regulatory Element Model Explanations) है, भी CRISPR सिस्टम को अनुकूलित करने के बेहतर समझ में मदद कर सकता है।
इन कई CRISPR सिस्टमों में, CRISPR-Cas9 के परे, कोई भी Cas12a जितना अध्ययनित नहीं है और व्यावहारिक अनुप्रयोग के जितना निकट नहीं है।
CRISPR-Cas12a
जब हमने इसे पहली बार 2023 में चर्चा की थी, Cas12a प्रौद्योगिकी में बहुत प्रगति हुई है।
CRISPR-Cas12a is a different system from Cas9 in a few aspects:
- Cas9 की तुलना में वैकल्पिक कटिंग साइटें प्रदान करता है।
- Cas9 के साथ हल करना कठिन समस्याएँ Cas12 के साथ काम कर सकती हैं।
- यह DNA को इस तरह काटता है कि “ब्लंट” कट की बजाय DNA का एक “स्टिकी” भाग बचता है और इसे कई बार काटा जा सकता है।
- यह जीन संपादन की अधिक संभावना देता है।
- Cas12a के लिए ट्रांस-एक्टिवेटिंग crRNA (tracrRNA) की आवश्यकता नहीं है, जो Cas9 के विपरीत है। छोटे आकार के कारण, यह मल्टीप्लेक्स जीनोम संपादन को आसान बनाता है।
- Cas12a के साथ एक साथ एक से अधिक जीन को संशोधित किया जा सकता है।
स्रोत: Wikipedia
Cas12a की यह नवीन विशेषता ही जीवविज्ञानियों के बीच सबसे अधिक रुचि जगाई है, क्योंकि कई रोगों या जीन अभियांत्रिकी में कई जीन संपादन, सम्मिलन और/या विलोपन की आवश्यकता होती है।
इसलिए जबकि यह सैद्धांतिक रूप से संभव है (हालांकि महंगा) कि CRISPR-Cas9 जीन संपादन की एक श्रृंखला को किया जाए, जैसे कि नई मक्का की किस्म बनाते समय, यह मल्टी-जन रोगों के लिए व्यावहारिक विकल्प नहीं है।
इसी बीच, यह स्पष्ट हो रहा है कि CRISPR की संभावनाएँ दुर्लभ आनुवंशिक रोगों के उपचार से बहुत आगे हैं, न्यूरोलॉजी, कैंसर (ऑन्कोलॉजी), और मेटाबोलिक समस्याएँ सबसे अधिक संभावित हैं जो दसियों मिलियन लोगों के जीवन को सुधार या बचा सकती हैं।
स्रोत: ARK Invest
समस्या यह है कि अधिकांश गैर-आनुवंशिक रोग-संबंधी थेरेपी के लिए, इन विवो में कई जीन संपादन का प्रबंधन एक अनिवार्य आवश्यकता होगी।
येल का Cas12a अध्ययन
विविध लक्ष्य
मानवों पर मल्टी-जन संपादन करने से पहले, हमें इस प्रकार के आक्रामक हस्तक्षेप के जीनोम पर प्रभाव को बेहतर समझने की आवश्यकता है।
येल के शोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला चूहों का उपयोग करके इम्यून कोशिकाओं को आनुवंशिक रूप से इंजीनियर किया, जिसमें CD4+ और CD8+ T-कोशिकाएँ, B-कोशिकाएँ, और हड्डी के मज्जा से उत्पन्न डेंड्रिटिक कोशिकाएँ शामिल हैं। उन्होंने कैंसर-संबंधी जीन और इन-विवो यकृत ऊतकों को भी संशोधित किया।
CRISPR जीन संपादन सामग्री को प्रत्येक लक्ष्य तक क्रमशः रेट्रोवायरस, एडेनो-एसोसिएटेड वायरस, और लिपिड नैनोपार्टिकल्स के माध्यम से पहुँचाया गया।
विधि की संभावनाओं को विस्तारित करने के लिए, उन्होंने Cas12a के दो वैरिएंट भी उपयोग किए।
कुशलता की जाँच
पहले, शोधकर्ताओं ने उत्परिवर्तन को एक फ्लोरेसेंट प्रोटीन से जोड़ा ताकि यह जांचा जा सके कि यह सही ढंग से किया जा रहा है या नहीं।
फिर उन्होंने जांचा कि लक्षित अंगों के आधार पर जीन संपादन की दक्षता कैसे बदलती है। यह पाया गया कि यकृत, मस्तिष्क, किडनी, और फेफड़े इन-विवो जीन संपादन के उच्च स्तर को प्राप्त करने में सबसे आसान अंगों में से थे।
यह बहुत आशाजनक परिणाम देता है, क्योंकि ये अंग भविष्य की CRISPR थेरेपी के प्रमुख चिकित्सीय लक्ष्यों के लिए सबसे महत्वपूर्ण हैं।
व्यावहारिक संभावनाएँ
एक बार अवधारणा की संभावनाएँ सिद्ध हो जाने के बाद, शोधकर्ताओं ने इम्यून कोशिकाओं और कैंसर कोशिकाओं को संशोधित करने के उपयोग मामलों का परीक्षण किया।
इम्यून कोशिकाओं के मामले में, ट्रांसफ़ॉर्मेशन दक्षता, जो कुल एक्सपोज़्ड कोशिकाओं में से कितनी जीन संशोधित हुई, को मापता है, उल्लेखनीय रूप से उच्च थी, जो 90-100% तक पहुंच गई।
एक और उल्लेखनीय परिणाम, और इन-विवो थेरेपी के किसी भी संभावित अनुप्रयोग के लिए एक अनिवार्य आवश्यकता, ऑन-टार्गेट उत्परिवर्तन की बहुत उच्च दर है। इसका मतलब है कि केवल इच्छित जीन ही संशोधित हो रहा है, और बहुत कम ऑफ-टार्गेट जीन संपादन होते हैं।
DAKO
CRISPR-Cas12a तकनीक की संभावनाओं को और आगे बढ़ाते हुए, शोधकर्ताओं ने एक नया द्वि-जन सक्रियण और नॉकआउट (DAKO) विकसित किया।
इसका मतलब है कि एक ही उपचार बाद में विभाजित होकर एक साथ एक जीन की सक्रियता और दूसरे जीन का दमन उत्पन्न कर सकता है।
यह जटिल बायोकेमिकल तंत्र वाली कोशिकाओं को संशोधित करने के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है, उदाहरण के लिए, एक प्रोटीन एक तंत्र को सक्रिय करता है और दूसरा उसे दमन करता है। DAKO जीन संपादन करके, वांछित गतिविधि को सामान्य स्तर से ऊपर बढ़ाना और उस प्रणाली को हटाना संभव हो जाता है जो इस प्रभाव को रोकती है।
जैसे कि अनचाहे या खराब प्रबंधित रेट्रो कंट्रोल अक्सर जीन संपादन के अपेक्षित परिणाम न मिलने का मुख्य कारण होते हैं, यह DAKO सिस्टम विशेष रूप से ऑन्कोलॉजी, न्यूरोलॉजी, और मेटाबोलिक उपचारों में एक क्रांति साबित हो सकता है।
पशु मॉडल
Cas12a का उपयोग करने वाला यह नया जीन-एडिटिंग सिस्टम Cas9 जितना सटीक हो सकता है, लेकिन एक साथ कई संपादन कर सकता है, और ये संपादन जीन की सक्रियता और दमन दोनों हो सकते हैं।
यह एक आदर्श सिस्टम बनाता है जिससे एक नया जैविक मॉडल बनाया जा सके, जिस पर जीवविज्ञानी अपने परिकल्पनाओं का परीक्षण कर सकते हैं।
ऐसे पशु मॉडल संभावित उपचारों का परीक्षण करने या जटिल रोगों को बेहतर समझने के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं। इसलिए भले ही Cas12a का उपयोग करने वाली कोई थेरेपी बाजार तक न पहुँचे, यह अकेले यह दर्शाता है कि यह CRISPR वैरिएंट भविष्य के बायोटेक अनुसंधान पर बड़ा प्रभाव डालेगा।
आगे की दिशा
जैसा कि अध्ययन में सिद्ध हुआ कि जीन संपादन की तीव्रता अंग के आधार पर बहुत भिन्न हो सकती है, आगे के सुधार संभवतः हासिल किए जा सकते हैं।
एक प्रमुख तत्व संभवतः जीन संपादन सिस्टम के लिए नए वेक्टरों का परीक्षण होगा, चाहे अन्य वायरस हों या अन्य लिपिड नैनोकैप्सूल। विशेष रूप से, उन अंगों के लिए बेहतर वेक्टरों की आवश्यकता होगी जो कम प्रभावित होते हैं, ताकि विशिष्ट अध्ययन या रोगों के लिए उपयोग किया जा सके।
दीर्घकाल में, यह सबसे अधिक संभावना है कि कैंसर और न्यूरोलॉजिकल समस्याओं जैसे जटिल रोगों के लिए जीन संपादन थेरेपी इस Cas12a सिस्टम के अधिक समान प्रणाली का उपयोग करेंगे, न कि “पारंपरिक” मोनो-जन Cas9 की।
Cas12a कंपनी
Editas
(EDIT )
Editas की स्थापना CRISPR-Cas9 सह-खोजकर्ता जेनिफर डौडना ने की थी। Editas ने Cas9 के साथ काम शुरू किया था लेकिन अब वे Cas12a के एक स्वामित्व संस्करण पर केंद्रित हैं जिसे उन्होंने इंजीनियर किया है: AsCas12a.
आप हमारे समर्पित लेख “CRISPR-Cas12a2 क्या है? और यह क्यों महत्वपूर्ण है?” में Cas12a की अनूठी विशेषताओं के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं।
स्रोत: Editas
आप जेनिफर डौडना की सभी कंपनियों का सारांश संबंधित लेख “देखने योग्य शीर्ष जेनिफर डौडना कंपनियां” में भी पढ़ सकते हैं।
Editas सिकल सेल रोग (SCD) और बीटा-थैलेसीमिया पर केंद्रित है, दो रोग जहाँ इसे प्रतिस्पर्धी CRISPR Therapeutics और BlueBirdBio ने पहली उपचार स्वीकृति के लिए जीत लिया।
कुल मिलाकर, SCD प्रोग्राम (हाल ही में पुनःनामित reni-cell) कई बार विलंबित हुआ है, जिससे निवेशकों में चिंता उत्पन्न हुई, और तब से इसे इन-विवो थेरेपी पर पुनः केंद्रित किया गया है ताकि इसे पहले से स्वीकृत SCD थेरेपी से अलग किया जा सके।
फिर भी, Editas के पास CRISPR-Cas12 पर महत्वपूर्ण पेटेंट हैं, जिसका उपयोग ऑस्ट्रेलिया के यूनिवर्सिटी ऑफ न्यू साउथ वेल्स के शोधकर्ताओं ने किया है, COVID-19 स्ट्रिप टेस्ट विकसित करने के लिए, जो जीन संपादन से परे तकनीकी संभावनाओं को दर्शाता है।
Editas ने भी साइन किया 2023 में $50M का सौदा Vertex के साथ, जिससे कंपनी Editas के Cas9 आईपी का उपयोग कर सके।
Editas “क्लासिकल” CRISPR-Cas9 से अलग अन्य CRISPR संस्करणों पर केंद्रित है और इसका शोध आईपी साझेदारियों की स्थापना और राजस्व उत्पन्न करने में मददगार हो सकता है, बिना FDA-स्वीकृत उत्पाद के, और 2026 तक नकदी प्रवाह जारी रहेगा।
जैसे-जैसे Cas12a बहु-जन संपादन के लिए सर्वश्रेष्ठ विधि के रूप में सिद्ध हो रहा है, Editas की विशेषज्ञता और पाइपलाइन का इस CRISPR वैरिएंट पर फोकस दीर्घकाल में एक सफल दांव साबित हो सकता है।
(आप हमारे संबंधित लेख “Top 5 CRISPR Companies To Invest In” में CRISPR कंपनियों के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं।)
Editas पर नवीनतम
संदर्भित अध्ययन:
1. Tang, K., Zhou, L., Tian, X. et al. Cas12a-knock-in चूहे मल्टीप्लेक्स्ड जीनोम एडिटिंग, रोग मॉडलिंग और इम्यून-सेल इंजीनियरिंग के लिए. Nat. Biomed. Eng (2025). https://doi.org/10.1038/s41551-025-01371-2
